今日目标：理解 OOP 思想，掌握类与对象、封装、继承、多态，完成愤怒的小鸟案例设计

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一、面向过程 vs 面向对象

面向过程	面向对象（OOP）
按步骤组织代码	按对象组织代码
函数是核心	类是核心
适合简单任务	适合复杂系统

面向对象三大特性：封装、继承、多态

类比：

• 面向过程：做菜的步骤（洗菜→切菜→炒菜）
• 面向对象：做菜的角色（厨师、锅、食材），每个角色有自己的属性和行为

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二、类与对象

2.1 基本概念

• 类（Class）：对象的模板/蓝图（如"汽车设计图"）
• 对象（Object）：类的实例（如"一辆具体的红色 Tesla"）

2.2 定义类与创建对象

class Student:
    """学生类"""

    def __init__(self, name, age):
        """构造方法，创建对象时自动调用"""
        self.name = name    # 实例属性
        self.age = age

    def introduce(self):
        """实例方法"""
        print(f"我是{self.name}，{self.age}岁")

# 创建对象（实例化）
s1 = Student("张三", 20)
s2 = Student("李四", 22)

s1.introduce()  # 我是张三，20岁
s2.introduce()  # 我是李四，22岁

2.3 self 是什么？

self 代表当前对象本身。调用方法时 Python 自动把对象传给 self。

s1.introduce()  # 等价于 Student.introduce(s1)

2.4 init 构造方法

创建对象时自动调用，用于初始化属性。

2.5 类属性 vs 实例属性

class Dog:
    species = "犬科"       # 类属性，所有实例共享

    def __init__(self, name):
        self.name = name   # 实例属性，每个对象独有

d1 = Dog("旺财")
d2 = Dog("来福")
print(d1.species, d2.species)  # 犬科 犬科
print(d1.name, d2.name)        # 旺财 来福

2.6 三种方法

类型	第一个参数	调用方式	用途
实例方法	self	对象.方法()	操作实例属性
类方法	cls	类.方法()	操作类属性
静态方法	无	类.方法()	与类相关但不访问属性

class MyClass:
    count = 0

    def instance_method(self):
        print("实例方法")

    @classmethod
    def class_method(cls):
        cls.count += 1

    @staticmethod
    def static_method():
        print("静态方法")

2.7 动态添加属性和方法

s = Student("王五", 21)
s.score = 90          # 动态添加属性
print(s.score)

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三、封装

封装 = 把数据和对数据的操作包装在一起，隐藏内部细节。

3.1 访问控制约定

前缀	含义	实际效果
无	公开	可任意访问
_name	受保护（约定）	仍可访问，但不建议
__name	私有（名称改写）	外部不可直接访问

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount

    def get_balance(self):
        return self.__balance

acc = BankAccount(1000)
acc.deposit(500)
print(acc.get_balance())  # 1500
# print(acc.__balance)      # AttributeError

3.2 property 装饰器

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius

    @property
    def radius(self):
        return self._radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("半径必须为正")
        self._radius = value

    @property
    def area(self):
        return 3.14159 * self._radius ** 2

c = Circle(5)
print(c.area)    # 78.54
c.radius = 10    # 通过 setter 修改

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四、继承

继承 = 子类自动获得父类的属性和方法。

4.1 单继承

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        print(f"{self.name} 发出声音")

class Dog(Animal):
    def speak(self):          # 方法重写
        print(f"{self.name}：汪汪汪")

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print(f"{self.name}：喵喵喵")

dog = Dog("旺财")
dog.speak()  # 旺财：汪汪汪

4.2 super() 调用父类

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, school):
        super().__init__(name, age)
        self.school = school

s = Student("张三", 20, "清华大学")
print(s.name, s.school)

4.3 多继承（了解）

class A:
    def func(self): print("A")
class B:
    def func(self): print("B")
class C(A, B):
    pass

c = C()
c.func()  # A（按 MRO 顺序查找）

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五、多态

多态 = 同一方法调用，不同类有不同表现。

def make_sound(animal):
    animal.speak()  # 不关心具体是什么动物

make_sound(Dog("旺财"))   # 汪汪汪
make_sound(Cat("咪咪"))   # 喵喵喵

好处：新增子类无需修改调用方代码。

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六、案例：愤怒的小鸟（设计思路）

6.1 游戏背景

弹弓发射小鸟，击倒障碍物上的猪。

6.2 类设计

Bird（父类）
 ├── RedBird（红鸟：普通）
 ├── YellowBird（黄鸟：加速冲刺）
 └── BlueBird（蓝鸟：分裂为三只）

Obstacle（障碍物）
Pig（猪）
Slingshot（弹弓）
Game（游戏主控）

6.3 核心代码框架

class Bird:
    def __init__(self, x, y):
        self.x, self.y = x, y

    def fly(self):
        print(f"鸟从({self.x},{self.y})飞出")

class RedBird(Bird):
    def fly(self):
        print(f"红鸟直线飞行")

class YellowBird(Bird):
    def fly(self):
        print(f"黄鸟加速冲刺！")

class Pig:
    def __init__(self, hp):
        self.hp = hp

    def hit(self, damage):
        self.hp -= damage
        if self.hp <= 0:
            print("猪被击倒！")

def launch(bird):
    bird.fly()  # 多态

launch(RedBird(0, 0))
launch(YellowBird(10, 5))

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七、练习题

基础题

1. 定义 Rectangle 类，属性 width/height，方法 area() 和 perimeter()。

2. 定义 Book 类，用 property 实现 price 的 getter/setter，价格不能为负。

3. 定义 Vehicle 父类和 Car、Bike 子类，子类重写 move()。

4. 用多态：定义 Shape 父类和 Circle、Rectangle 子类，统一调用 area()。

进阶题

5. 设计 Employee 父类和 Manager 子类，Manager 的 get_salary() 含 20% 奖金。

6. 实现 Stack（栈）类：push、pop、peek、is_empty。

参考答案

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class Rectangle:
    def __init__(self, w, h):
        self.width, self.height = w, h
    def area(self): return self.width * self.height
    def perimeter(self): return 2 * (self.width + self.height)

class Book:
    def __init__(self, title, price):
        self.title = title
        self._price = price
    @property
    def price(self): return self._price
    @price.setter
    def price(self, v):
        if v < 0: raise ValueError("价格不能为负")
        self._price = v

class Shape:
    def area(self): raise NotImplementedError
class Circle(Shape):
    def __init__(self, r): self.r = r
    def area(self): return 3.14 * self.r ** 2

class Stack:
    def __init__(self): self._data = []
    def push(self, item): self._data.append(item)
    def pop(self): return self._data.pop() if self._data else None
    def peek(self): return self._data[-1] if self._data else None
    def is_empty(self): return len(self._data) == 0